ES2281330T3

ES2281330T3 - Dispositivo de elaboracion de una pluralidad de haces de rayos laser.

Info

Publication number: ES2281330T3
Application number: ES00402848T
Authority: ES
Inventors: Serge Charbonnier; Damien Boureau
Original assignee: Automa Tech SA
Current assignee: Automa Tech SA
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2007-10-01
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: FR2800522A1; CN1295262A; FR2800522B1; DE60033257T2; CA2324910A1; TW554599B; DE60033257D1; EP1098403A1; EP1098403B1; JP2001210904A; US6618402B1; CN1138166C; KR20010051198A; ATE353483T1

Abstract

Dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser, caracterizado por el hecho de que comprende: - una fuente de rayos láser, que emite un haz inicial dentro de P longitudes de onda, - un conjunto de división en longitudes de onda para dividir el haz inicial en N haces intermedios (N <_ P), comprendiendo cada haz intermedio (FI), que contiene un grupo de longitudes de onda, al menos, una longitud de onda; - N¿ conjuntos de división en energía (N¿ <_ N) para dividir un haz intermedio (FI) en ni haces divididos, teniendo cada uno de los ni haces divididos prácticamente la misma energía, por lo que se obtienen K haces divididos (FD) con: (Ver fórmula)

Description

Dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser.

La presente invención tiene por objeto un dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser utilizable especialmente, pero exclusivamente en un conjunto de tratamiento mediante haz de rayos láser de una superficie sensible al impacto del haz de rayos láser.

Se sabe que para la fabricación de circuitos impresos, una de las etapas consiste en recubrir la capa conductora del circuito impreso de una capa de material de reserva y en insolar esta capa de reserva a través de un cliché, que da la forma de las pistas conductoras, que se quiere obtener sobre el circuito impreso. Después de la insolación de la capa de reserva, se procede a la eliminación o retirada de las zonas no insoladas correspondientes a las porciones de la capa conductora, que se quiere retirar, quitar o eliminar.

Se sabe igualmente que se desarrolla otra técnica de realización de circuitos impresos, en la cual se impresiona localmente la capa de reserva mediante el impacto de un haz de rayos láser. La mayoría de las veces el impacto del haz de rayos láser se manda por un conjunto de barrido o exploración, que comporta, un espejo poligonal rotativo combinado con un dispositivo de interrupción mandado por el haz de rayos láser, que la mayoría de las veces está constituido por un modulador acusto-óptico.

Por supuesto, siendo muy importante el número de impactos de haces de rayos láser para realizar con precisión una placa de circuito impreso de gran dimensión, es, desde luego, interesante poder dividir la superficie de la placa de circuito impreso en un cierto número de zonas y barrer o explorar simultáneamente cada una de las zonas con la ayuda de un haz de rayos láser a fin de disminuir significativamente el tiempo necesario de insolación del conjunto de la placa o panel (véase, por ejemplo, US-A-5 933 216).

Sin embargo, para lograr este resultado, es necesario que la energía de cada haz de rayos láser se halle dentro de un campo bien definido correspondiente a la sensibilidad del material que constituye la capa de reserva, frente a la radiación de rayos láser a fin de modificar uniformemente el estado en cualquier punto de impacto.

Además, se sabe que los moduladores acusto-ópticos son de un coste tanto más elevado cuanto que deben pilotar un haz óptico, que contiene un campo de longitudes de onda tanto mayor. Además, los moduladores acusto-ópticos están adaptados a un cierto campo de energía, ocasionando el rebasamiento de este campo de energía una alteración acelerada del funcionamiento del modulador.

En fin, la eficacia de la modulación es tanto mayor cuanto el campo de longitudes de onda se estrecha.

Un objeto de la presente invención es proveer un dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser, perteneciendo cada haz de rayos láser a un campo limitado de longitudes de onda y conteniendo cada haz de rayos láser una energía, que pertenece a un campo de extensión relativamente limitado.

Para alcanzar este objetivo según la invención, el dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser se caracteriza por el hecho de que comprende:

-: una fuente de rayos láser, que emite un haz inicial que contiene P longitudes de onda,

-: un conjunto de división en longitudes de onda para dividir el haz inicial en N haces intermedios (N \leq P), conteniendo cada haz intermedio (FI) un grupo de longitudes de onda comportando, al menos, una longitud de onda;

-: N' conjuntos de división en energía (N' \leq N) para dividir un haz intermediario (FD) en ni haces divididos, teniendo cada uno de los ni haces divididos prácticamente la misma energía, por lo que se obtienen K haces divididos (FD) con:

K = N - N' + \sum\limits^{i=N'}_{i=1} n_{i}

Se comprende que, al proceder en primer lugar a una división del haz de rayos láser emitido por la fuente en un cierto número de haces intermedios, se obtienen en salida de este divisor unos haces, que pertenecen a unos campos de longitudes de onda bien definidos y sin recuperación. Se comprende igualmente que en la segunda etapa que consiste en dividir en energía, al menos, algunos de los haces intermedios, se obtienen finalmente unos haces divididos, que contienen un campo bien definido de longitudes de onda y una energía, que se puede definir fácilmente.

Con preferencia, el conjunto de división en longitudes de onda comprende:

-: un dispositivo para dividir dicho haz inicial en P haces unitarios (FI), correspondiendo cada haz unitario (FI) a una longitud de onda; y

-: N medios para reagrupar algunos de los P haces unitarios, que pertenecen a un mismo grupo de longitudes de onda, estando separadas las longitudes de onda de un mismo grupo de las longitudes de onda de otro grupo, por lo que se obtienen N haces intermedios.

Gracias a esta etapa de recombinación parcial de los haces de rayos láser monocromáticos, recolinearizan los haces monocromáticos, que pertenecer a un mismo grupo. Podrán ser tratados, por ejemplo, por unos moduladores acusto-ópticos o más generalmente por unos sistemas ópticos con prácticamente la misma precisión que un haz monocromático.

Otro objeto de la invención es proveer un conjunto de tratamiento de una superficie sensible a un haz de rayos láser, en especial de tratamiento de la capa de reserva realizado sobre la capa metálica de un circuito impreso con miras a obtener las pistas conductoras de este circuito impreso o de tratamiento directo de la capa metálica.

El conjunto de tratamiento se caracteriza por el hecho de que comprende:

-: un dispositivo de elaboración de haces de rayos láser del tipo definido más arriba,

-: K moduladores acusto-ópticos, recibiendo cada modulador un haz dividido, estando adaptado cada modulador al grupo de longitudes de onda del haz dividido que recibe, y a su energía,

-: unos medios para desviar cada haz de rayos láser modulado para que cada haz de rayos láser modulado explore una fracción de dicha superficie.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto mejor con la lectura de la subsiguiente descripción de varios modos de realización de la invención dados a título de ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras anexas, en las cuales:

- La figura 1 es una vista simplificada del conjunto del dispositivo de elaboración de los haces de rayos láser;

- La figura 2 es una vista parcial del dispositivo de la figura 1 correspondiente a un modo perfeccionado de realización;

- La figura 3 ilustra un ejemplo de aplicación del dispositivo de elaboración de haz de rayos láser para la realización de circuito impreso; y

- La figura 4 ilustra un modo de realización del divisor de haz en energía.

Refiriéndose en primer lugar a la figura 1, se va a describir el conjunto del dispositivo de elaboración de haz de rayos láser. Este dispositivo comporta una fuente de rayos láser 10, que emite un haz F. El haz F entra a un divisor de haces de rayos láser en longitudes de onda, que lleva la referencia 12. Este divisor 12 proporciona a su salida unos haces de rayos láser intermedios FI_{1}, FI_{2}, FI_{3}. Es evidente que según la naturaleza del haz de rayos láser inicial F, se podría tener un numero diferente de haces intermedios. Algunos de los haces intermedios, en el caso del ejemplo particular descrito, los haces FI_{1}, y FI_{2}, se aplican a la entrada de un divisor de haces en potencia, respectivamente referenciados 14 y 16. En el caso del ejemplo particular ilustrado, el divisor 14 suministra tres haces divididos FD_{1,1}, FD_{1,2}, FD_{1,3}. Cada uno de los haces divididos contiene 1/3 de la potencia contenida en el haz intermedio FI_{1}. El divisor de haces 16 suministra a su salida dos haces divididos FD_{2,1} y FD_{2,2}, que contienen cada uno la mitad de la potencia contenida en el haz FI_{2}. El haz FI_{3} no se divide y provee directamente el haz dividido FD_{3}.

Se comprende que ente conjunto de elaboración de haces de rayos láser divididos a partir de un mismo haz de rayos láser inicial F permite obtener en salida unos haces divididos, que contienen unas longitudes de onda pertenecientes a un campo de longitudes de onda relativamente limitado definido por el divisor en longitudes de onda 12 y cuyas potencias pueden situarse todas ellas dentro de un campo de potencia relativamente restringido escogiendo convenientemente el reagrupamiento de las longitudes de onda y la división en energía de los haces intermedios en función de la potencia contenida en cada longitud del haz inicial.

En el caso de un ejemplo preferido de realización de la invención, la fuente de rayos láser 10 es un rayo láser del tipo argón ionizado que, en el caso particular, trabaja entre las longitudes de onda 333,6 nanómetros y 363,8 nanómetros emitiendo sobre las longitudes de onda mencionados más arriba una potencia de 7 vatios en continuo.

Las longitudes de onda y las potencias de onda emitidas de los haces divididos se adaptan muy bien a los materiales que constituyen habitualmente la capa de reserva.

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Más precisamente, se indican a continuación las longitudes de onda emitidas con sus energías.

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La figura 2 muestra un modo preferente de realización del divisor de haces en longitudes de onda. Este divisor 12 está formado por un divisor de haces propiamente dicho 20, constituido, por ejemplo, por dos prismas, que suministra a su salida tantos haces unitarios FU como el haz inicial F contiene de longitudes de onda. Los haces unitarios suministrados se reagrupan con la ayuda de dispositivos de recombinación tales como 22 y 24 para obtener a su salida los haces intermedios FI, que contienen los campos de longitudes de onda deseados. En el caso del ejemplo particular correspondiente al rayo láser mencionado más arriba, las tres primeras frecuencias correspondientes a las longitudes de onda 333,6, 334,4 y 335,8 nanómetros se reagrupan dentro del dispositivo de recombinación 22. Las longitudes de onda 351,1 y 351,4 nanómetros se recombinan dentro del dispositivo de recombinación 24.

En el caso del ejemplo particular, el haz intermediario FI_{1}, contiene una potencia de 3 vatios, el haz FI_{2} contiene una potencia de 2,1 vatios y el haz FI_{3}, una potencia de 1,88 vatios. En este caso particular, se hallan, por consiguiente, unos haces divididos FD_{1,1} a FD_{3}, cuya potencia está comprendida entre 1,1 vatios y 1,88 vatios. Este campo de potencia está suficientemente restringido para las aplicaciones que se proyectan.

En la figura 4 se ha representado un ejemplo de realización del dispositivo de división en energía 14. Éste comprende, de forma conocida, una primera lámina semirreflectante 30, la cual recibe el haz FI1 para suministrar el haz dividido FD_{1,1}, que contiene 1/3 de la potencia del haz intermedio, dejando pasar la lámina semirreflectante 30 un haz complementario FC, que contiene un 66% de la potencia. Una segunda lámina semirreflectante 32 divide el haz FC en un segundo haz dividido FD_{1,2} y en un tercer haz dividido FD_{1,3} de igual potencia. Este tercer haz dividido se reenvía paralelamente a los dos primeros mediante un espejo 34.

En la figura 3 se ha representado de manera simplificada un ejemplo de aplicación del dispositivo de elaboración de haces de rayos láser a la realización de una etapa de fabricación de un circuito impreso. En esta figura se ha representado mediante 40 el circuito divisor de la figura 1, que suministra los haces divididos FD_{1,1} a FD_{3}. En esta figura, se ha representado igualmente de forma simplificada el soporte aislante 42 del circuito impreso 44. Se ha representado igualmente de manera simplificada la capa del material conductor, por ejemplo, del cobre 46 recubierto por la capa de reserva 48, cuyo estado está alterado mediante el impacto de los haces de rayos láser. El conjunto de tratamiento del circuito impreso comporta, en el caso del ejemplo particular en cuestión, 6 moduladores acusto-ópticos 50, que reciben cada uno de ellos en su entrada uno de los haces divididos FD. Los moduladores acusto-ópticos 50 se mandan en su estado pasante o no pasante por un conjunto de mando 52 asociado a una memoria 54. Los haces modulados FM, que salen de los moduladores 50, se dirigen hacia unos espejos poligonales rotativos 56, los cuales permiten el barrido o exploración de la capa de reserva 48 según una dirección perpendicular al plano de la figura 3, que se llamará dirección X sobre una longitud correspondiente a la zona relativa a un haz de rayos láser. El haz luminoso desviado por el espejo 56 atraviesa un sistema óptico 58 de focalización, rectificando, además, este dispositivo óptico el haz luminoso según una dirección ortogonal al circuito impreso. En esta figura se han hecho igualmente figurar unos medios 60 de desplazamiento del panel o placa según la dirección Y.

Es evidente que el divisor de haz de rayos láser se podría utilizar en unas instalaciones de fabricación de placas de circuitos impresos, en las cuales el haz de rayos láser permite la ablación directa de la capa de reserva. Esta instalación podría igualmente ser del tipo, en el cual no hay capa de reserva y el haz de rayos láser permite la ablación directa, de la capa conductora, que está realizada, por ejemplo, a base de cobre.

Claims

1. Dispositivo de elaboración de una pluralidad de haces de rayos láser, caracterizado por el hecho de que comprende:

-: una fuente de rayos láser, que emite un haz inicial dentro de P longitudes de onda,

-: un conjunto de división en longitudes de onda para dividir el haz inicial en N haces intermedios (N \leq P), comprendiendo cada haz intermedio (FI), que contiene un grupo de longitudes de onda, al menos, una longitud de onda;

-: N' conjuntos de división en energía (N' \leq N) para dividir un haz intermedio (FI) en ni haces divididos, teniendo cada uno de los ni haces divididos prácticamente la misma energía, por lo que se obtienen K haces divididos (FD) con:

K = N - N' + \sum\limits^{i=N'}_{i=1} n_{i}

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el conjunto de división en longitudes de onda comprende:

-: un dispositivo para dividir dicho haz inicial en P haces unitarios (FU), correspondiendo cada haz unitario (FU) a una longitud de onda; y

-: N medios para reagrupar algunos de los P haces unitarios, que pertenecen a un mismo grupo de longitudes de onda, estando separadas las longitudes de onda de un mismo grupo de las longitudes de onda de otro grupo, por lo que se obtienen N haces intermedios (FI).

3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que dicha fuente de rayos láser es un rayo láser del tipo argón ionizado, que emite dentro del campo de longitudes de onda de 333,6 nm a 363,8 nm y suministra una potencia de 7 vatios.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que P es igual a 6, N es igual a 3 y N' es igual a 2.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que n_{1} es igual a 3 y n_{2} es igual a 2.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que:

-: el primer campo de longitudes donde está comprendido entre 333 y 335 manómetros,

-: el segundo campo de longitudes de onda contiene unas longitudes de onda de 351,1 y 351,4 nanómetros; y

-: el tercer campo de longitudes de onda contiene la longitud de onda de 363,8 nanómetros.

7. Aplicación del dispositivo de generación de una pluralidad de haces de rayos láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, a la realización de un conjunto de tratamiento de una superficie sensible a un haz de rayos láser, caracterizada por el hecho de que dicho conjunto comprende:

-: un dispositivo de generación de K haces de rayos láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

-: K moduladores acusto-ópticos, recibiendo cada modulador un haz dividido, estando adaptado cada modulador al grupo de longitudes de onda del haz dividido, que recibe, y a su energía,

-: unos medios para desviar cada haz de rayos láser modulado para que cada haz de rayos láser modulado barra o explore una fracción de dicha superficie.